[发明专利]传感器诊断设备和方法

说明书

传感器设备(99)包括用于感测诸如环境属性之类的物理量的量并提供响应于感测到的物理量而形成的传感器信号的传感器(10)。诊断测试电路(20)提供各自表示对物理量的特定量的期望响应的多个诊断测试信号(22)。信号电路(30)选择传感器信号(12)或诊断测试信号(22)并形成信号电路输出(32)。参考电路(40)提供对应于物理量的阈值量的经校准的参考信号(42)。比较器(50)接收经校准的参考信号(42)并将其与信号电路输出(32)比较以形成比较信号(52)。控制电路(60)控制信号电路(30)、参考电路(40)以及诊断测试电路(20)并接收比较信号(52)，以输出传感器设备传感器信号(64)或传感器设备诊断信号(62)。

技术领域

本发明涉及集成传感器设备诊断结构、电路和方法。

背景技术

传感器被广泛用于电子设备中以测量物理量(例如，环境的属性)并报告测量到的传感器值。具体而言，磁传感器用于例如在诸如汽车之类的运输系统中测量磁场。磁传感器可以包含霍尔效应传感器或磁阻材料，霍尔效应传感器生成与施加的磁场成比例的输出电压，磁阻材料的电阻响应于外部磁场而改变。在许多应用中，期望磁传感器是小型的并且与电子处理电路集成，以便减小总体传感器尺寸并提供改进的测量和到外部电子系统中的集成。例如，美国专利公布第20160299200号描述了一种用于测量磁场的霍尔效应磁传感器，该霍尔效应磁传感器包含在衬底上的半导体材料中形成的集成电路、以及绝缘层和粘合层。

来自磁传感器的测量会随时间漂移，从而即使在暴露于相同的磁场时也提供不同的测量结果。例如，磁场测量结果会从期望的标称值偏离，灵敏度可能变化，使得测量结果是期望值的倍数(大于或小于1)，或者这两者。此类变化可能是环境条件(例如，温度或湿度)或操作因素(诸如，振动或老化)改变的结果。此外，由于类似的原因，设备可能随着时间而失效。

因此，重要的是要包括诊断能力，以检测复杂的安全关键性系统(诸如，汽车系统)中的故障或失效，以便可以执行维修或者可以为任何故障或失效的设备提供替换。例如，WO2015038564描述了一种用于验证来自霍尔效应传感器系统中的磁霍尔效应传感器的测量的方法。在此方法中，用具有第一值的激励电流来激励霍尔效应传感器。当用具有第一值的激励电流激励霍尔效应传感器时，与霍尔效应传感器的电压输出对应的第一测量被获得。另外，用具有第二值的激励电流来激励霍尔效应传感器，该第二值不同于第一值。当用具有第二值的激励电流激励霍尔效应传感器时，与霍尔效应传感器的电压输出对应的第二测量被获得。随后，至少基于第一测量和第二测量来验证霍尔效应传感器的操作。

在US20160252599A1中描述了用于管理磁场传感器中的诊断的另一种方法。此种设计使用与磁场传感器相关联的、提供误差信息的开关。具体而言，提供一种设备，该设备包括磁场传感器、与磁场传感器相关联的多个开关、以及控制电路，该控制电路被配置成用于控制多个开关并且用于基于这些开关的操作来提供指示故障的至少一个信号。

然而，这些方法以及其他类似的方法不一定在临界条件下(例如，对于接近于传感器系统切换点或切换阈值的情况下的操作)对系统进行操作，并且因此在此类临界条件下可能提供假肯定结果。

因此，对于在传感器系统中对这些传感器系统进行操作和测试的电路和方法，需要在临界测试条件下提供更可靠的诊断。

发明内容